攪拌摩擦焊接接頭的抗拉強(qiáng)度和彎曲性能
發(fā)布日期:2012-11-01 蘭生客服中心 瀏覽:5773
最近英國焊接研究所(TWI)認(rèn)為,2000、5000、7000等系鋁合金的攪拌摩檫焊焊接接頭的常態(tài)強(qiáng)度與母材等強(qiáng)度,但也有的低于母材。表2-2給出了鋁合金攪拌摩檫焊焊接接頭的力學(xué)性能數(shù)據(jù)。
表2-2鋁合金的攪拌摩檫焊焊接接頭的拉伸試驗(yàn)結(jié)果
注:PM-斷裂在母材,WM-斷裂在焊縫,HAZ-斷裂在熱影響區(qū),HAZ/PM-斷裂在熱影響區(qū)和母材交接處。
Kluken等對(duì)采用各種焊接方法和攪拌摩檫焊焊接的A6005鋁合金接頭的靜態(tài)強(qiáng)度進(jìn)行了比較,從表2-2中可以看出,等離子弧小孔焊焊接接頭的抗拉強(qiáng)度值最高,為194MPa;攪拌摩檫焊最低,為175Mpa,而接頭的延伸率卻最高,為22%。但是攪拌摩檫焊焊接接頭沒有氣孔、裂紋等缺陷。2000系鋁合金的攪拌摩檫焊焊接接頭,斷裂發(fā)生在熱影響區(qū)。
鋁合金分為熱處理型和非熱處理型。對(duì)于熱處理型合金來說,采用熔焊時(shí),焊接接頭性能發(fā)生改變是一個(gè)大問題。飛機(jī)制造用的2000、7000系硬鋁,時(shí)效后進(jìn)行攪拌摩檫焊,或攪拌摩檫焊之后進(jìn)行時(shí)效處理,兩者焊接接頭的靜態(tài)抗拉強(qiáng)度約為母材的80~90%。
6000系的6N01-T6鋁合金廣泛用于日本的鐵路車輛制造。焊接和時(shí)效處理順序?qū)C(jī)械性能有很大的影響。表2-3是12mm的6No1-T6鋁合金在大氣中和水冷中進(jìn)行攪拌摩檫焊,焊接接頭的抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果。從試驗(yàn)結(jié)果可以看出,經(jīng)時(shí)效處理后,焊接接頭的抗拉強(qiáng)度得到了提高。
表2-3焊接中冷卻方式和時(shí)效處理對(duì)抗拉強(qiáng)度的影響
摩擦焊的焊接強(qiáng)度和板厚的關(guān)系:
特別是在水冷中焊接的試件經(jīng)時(shí)效處理后,改善效果最為顯著。這是因?yàn),水冷使軟化區(qū)變小,采用這樣的時(shí)效處理,硬度回復(fù)效果特別好。在一邊水冷一邊進(jìn)行攪拌摩擦焊的情況下,接頭強(qiáng)度的大小和被焊金屬的厚度有關(guān),如圖2-26所示。隨著板厚的增大,接頭強(qiáng)度下降。
圖2-266No1-T6鋁合金在水冷中攪拌圖
攪拌摩擦焊焊接焊頭的彎曲試驗(yàn),與電弧焊接頭彎曲試驗(yàn)不同,彎曲半徑為板厚的4倍以上。試驗(yàn)結(jié)果表明,在這樣的試驗(yàn)條件下,無論是鋁及其合金還是鋼的攪拌摩擦焊焊接焊頭的180º彎曲性能都很好。
由于攪拌摩擦焊是單道焊,被焊母材是被固定在墊板上。焊接時(shí),為了避免攪拌頭的攪拌指棒與墊板接觸,攪拌頭的攪拌指棒長度往往稍微比被焊金屬厚度小一些,從而造成被焊金屬的背面留有一定的間隙,它導(dǎo)致焊接接頭在背彎試驗(yàn)時(shí)背面張開,相當(dāng)于熔化焊的根部欠陷。如果焊縫根部有缺陷,可用砂輪將焊縫根部缺陷處輕輕打磨平。
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